Là où de l’électricité est générée, transportée et utilisée, il se produit aussi des phénomènes secondaires inévitables, comme les champs électriques et magnétiques. Ces champs sont d’autant plus forts que l’intensité du courant et la tension sont plus élevés et que la distance par rapport aux installations électriques est plus faible. Dans le domaine de la distribution d’électricité, les charges les plus importantes se manifestent à proximité immédiate des stations de transformation et des lignes à haute tension.
1. Dimension spatiale du champ magnétique d'une ligne à haute tension
L'intensité du champ magnétique est indiquée en microtesla (µT). Plus l'intensité de courant est élevée et plus la distance entre les câbles conducteurs de courant est grande, plus la dimension spatiale du champ magnétique d'une ligne à haute tension est importante. Les intensités les plus hautes à proximité du sol se trouvent à mi-distance entre deux pylônes, là où les conducteurs sont le plus bas. Elles varient selon le type de construction de la ligne et l'intensité du courant. Le champ magnétique diminue avec la distance par rapport à la ligne; il est donc d'autant plus faible que la ligne est éloignée du sol.
Dans le cas de lignes à plusieurs ternes ou de lignes à haute tension en parallèle, les champs magnétiques des différents ternes peuvent se renforcer ou s'affaiblir mutuellement. La charge peut toutefois être diminuée par une optimisation de l'ordre des phases.
Les murs des bâtiments ne font pratiquement pas écran aux champs magnétiques. Les lignes aériennes de 380 kV peuvent donc augmenter l'exposition aux champs magnétiques dans les habitations voisines jusqu'à une distance de 150 à 200 m. Au-delà, il existe une charge de fond normale, qui se situe entre 0,02 et 0,04 µT dans les constructions raccordées au réseau électrique. Le champ magnétique peut toutefois être beaucoup plus élevé à proximité d'appareils électriques.
2. Réduction du champ magnétique par une optimisation des phases
Contrairement aux champs électriques, les champs magnétiques sont très difficiles à arrêter. Le meilleur moyen de limiter leur extension est un positionnement favorable des câbles conducteurs et une optimisation des phases.
Les oscillations des courants alternatifs circulant dans les différents conducteurs d'une ligne à haute tension sont décalées - elles ont une relation des phases différente. Suivant la manière dont les trois phases sont raccordées aux câbles conducteurs aux extrémités d'une ligne, la dimension spatiale du champ magnétique sera plus ou moins grande.
L'optimisation des phases vise à raccorder les câbles conducteurs de manière à minimiser la dimension spatiale du champ magnétique. Il existe à cet effet des programmes de simulation qui calculent, sur la base de la disposition des conducteurs ainsi que de la combinaison la plus fréquente des directions de flux de puissance, l'ordre des phases le plus approprié.
Une disposition favorable des câbles conducteurs et une optimisation de l’ordre des phases permettent de réduire de manière significative la dimension spatiale du champ magnétique des lignes aériennes. La figure ci-dessus montre le champ magnétique d’une ligne à haute tension de 380 kV à deux ternes, dont les phases ont été optimisées. La figure ici représente la même ligne avec un ordre des phases défavorable. La valeur des champs au niveau des lignes tracées est indiquée dans l’échelle de couleurs.
3. Évolution du champ magnétique d'une ligne à haute tension
Les champs magnétiques sont fonction de l'intensité du courant, donc de la consommation d'électricité des ménages et des entreprises. Aussi, l'évolution de la charge aux alentours d'une ligne à haute tension reflète-t-elle les fluctuations de la consommation de courant selon l'heure de la journée et la saison.
Contrairement à l'intensité du courant, la tension reste pratiquement constante. Il en va de même pour le champ électrique d'une ligne à haute tension, qui est proportionnel à la tension.
4. Champs électriques des lignes aériennes
L'intensité d'un champ électrique est mesurée en volts par mètre (V/m). Elle dépend essentiellement de la tension et de la distance par rapport au conducteur électrique.
Sous une ligne à haute tension de 380 kV, l'intensité du champ électrique à proximité du sol peut atteindre 5000 V/m. Plus la tension est basse, plus l'intensité du champ est faible. Ainsi, elle peut atteindre jusqu'à 3000 V/m sous une ligne de 220 kV, au maximum 700 V/m pour des lignes de 110 kV et jusqu'à 400 V/m sous une ligne de 50 kV. Comme le montre la figure, l'intensité du champ électrique diminue avec l'éloignement par rapport aux câbles conducteurs.
Le champ électrique est déjà déformé et atténué par des matériaux peu conducteurs, comme les arbres, les buissons ou les maisons. La conductivité des matériaux de construction suffit généralement à atténuer de plus de 90 %, voire plus, l'intensité d'un champ électrique extérieur pénétrant à l'intérieur des bâtiments.
5. Exigences et compétences
Dernière modification 23.06.2021
